基于简化控制集的双三相永磁同步电机模型预测磁链控制

针对双三相永磁同步电机传统模型预测转矩控制计算量较大和权重系数整定过程繁琐的问题，提出一种基于简化电压矢量控制集的模型预测磁链控制算法。首先，将对电磁转矩和定子磁链幅值的控制转化为对定子磁链矢量的控制，消除代价函数中定子磁链幅值误差项的权重系数；然后，采用虚拟电压矢量作为控制集，抑制谐波电流，消除代价函数中的谐波磁链误差项；最后，通过判断定子磁链矢量误差的位置简化电压矢量控制集，将每个控制周期待评估的有效电压矢量由12个减少到5个，降低整个算法的计算量。实验结果表明，所提算法能够减小电磁转矩脉动，抑制谐波电流，而且在保持良好的控制性能的同时，可以显著地减少计算时间，具有更好的工程实用价值。     

永磁同步电机优化模型预测转矩控制

为了减少传统模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)的计算量并消除转矩与磁链之间的权重系数,优化MPTC方法,提出一种改进模型预测转矩控制方法,利用转矩与磁链无差拍预测控制原理在线计算下一周期预施加的参考电压矢量,根据参考电压所处扇区进一步确定待选电压矢量,无需对所有电压矢量作用下的系统行为进行预测,将传统方法的8次预测减小到2次,显著减小计算量;在其基础上,构建电压误差代价函数取代传统转矩与磁链误差代价函数,选取与参考电压误差最小的矢量作为最优电压矢量,消除了MPTC的权重系数,进一步简化系统结构。仿真与实验结果表明,提出的优化MPTC方法能够显著降低传统算法计算量,并且具有良好的控制性能。     

基于无权重DMPTC优化策略的永磁同步电机调速系统

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)系统中存在的权重系数设计困难,以及稳态转矩、磁链脉动大的问题,提出了一种基于占空比优化的无权重模型预测转矩控制方法。首先建立PMSM无权重MPTC,每一控制周期内根据所定义的评估项计算交互误差,最小交互误差对应的电压矢量即为最优矢量,从而取消了权重系数设计。然后在无权重MPTC的基础上,引入占空比优化环节,所采用的占空比计算方法综合考虑了磁链和转矩因素,可有效抑制转矩、磁链脉动。仿真分析表明所提基于占空比优化的无权重模型预测转矩控制系统性能良好。     

改进的永磁同步电机双矢量模型预测转矩控制

针对永磁同步电机（PMSM）传统模型预测转矩控制（MPTC）权重系数设置复杂、转矩和磁通脉动大的问题,提出了一种改进的PMSM双矢量MPTC方法。该方法扩展虚拟矢量以增加候选电压矢量,结合电压矢量作用于转矩和磁链的原则,减少选择候选矢量的计算量。同时,针对转矩无差拍和磁通无差拍,运用候选矢量的转矩占空比和磁通占空比构造了优化规则代替传统预测转矩控制中的代价函数,避免权重系数的整定问题。仿真结果表明,所提改进方法不仅提高稳态性能,而且能保持MPTC动态响应迅速的特点。     

永磁同步电机双矢量模型预测磁链控制

针对传统模型预测转矩控制定子磁链和转矩脉动大、计算负担重、权重系数调节繁杂的问题,提出了一种基于定子磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量模型预测磁链控制方法。首先,将传统模型预测中定子磁链和转矩误差的价值函数转化为对定子磁链跟踪误差的价值函数,避免了权重系数的整定;接着基于无差拍思想预测出参考电压矢量,减轻了处理器计算负担;然后为进一步改善系统稳定性,引入了双矢量占空比计算方法;最后,基于磁链矢量跟踪误差最小化原理,确定所选电压矢量的持续时间。通过实验验证所提控制策略的正确性与有效性,结果表明相较于传统模型预测转矩控制,所提出的双矢量模型预测磁链控制提高了永磁同步电机控制系统的动、稳态运行性能。     

基于集成优化的感应电机无权重系数预测转矩控制

预测转矩控制作为一种新兴的控制策略,通过计算目标函数中的转矩与磁链误差,选取最优开关状态,近年来被广泛应用于交流调速电机系统。与传统的矢量控制相比,预测转矩控制具有动态响应快、开关频率低等优势。为统一目标函数中不同误差项的量纲,预测转矩控制需要设计系数用于调节转矩与磁链误差的权重。然而,依据经验设计的权重系数难以适应不同工况条件。针对以上问题,该文提出一种基于集成优化结构的无权重系数预测转矩控制策略。该控制策略同时优化转矩与磁链误差项,分别得到3个转矩最优与磁链最优的开关状态序列,通过集成优化算法求解最优开关状态。实验结果表明,基于集成优化的无权重系数预测转矩控制在多种工况下具备较好的稳态与动态性能。     

永磁同步电机双矢量无权重模型预测转矩控制

传统占空比预测转矩控制的目标函数包含一个权重系数,权重系数的选取繁琐且耗时。为了消除权重系数并提高稳态性能,提出一种双矢量无权重预测转矩控制方法。该方法将转矩误差和磁链误差转换到α,β坐标系下,构建以备选矢量到转矩误差直线和磁链误差圆的距离之和的目标函数,以消除权重系数。引入占空比控制,进一步减小转矩和磁链脉动。仿真与实验结果表明,该方法具有良好的控制性能。     

六相串联三相双PMSM系统无权重系数MPTC

针对六相串联三相双永磁同步电机(PMSM)系统提出了一种无权重系数的模型预测转矩控制(MPTC)策略,使用基于六相相电压误差的成本函数以消除传统成本函数中的权重系数.基于两台PMSM转矩方程的微分表达式和定子电压方程得到两台PMSM的期望电压矢量,同时由零序电流比例积分(PI)调节器得到期望零序电压,最后通过矩阵T6得到期望六相相电压.为抑制零序电流和缩短控制策略的计算时间,根据期望零序电压的大小,仅预选最多20个电压矢量代入到成本函数中优选出最优电压矢量.实验结果表明,所提控制策略独立解耦控制两台PMSM,同时实现两台PMSM转矩及定子磁链幅值的精确跟踪和零序电流的有效抑制.     

永磁同步电机模型预测磁链控制

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)成本函数中权重系数设计繁琐问题,提出一种模型预测磁链控制(MPFC),能够消除成本函数中的权重系数。首先,根据永磁同步电机数学方程建立转矩、磁链及负载角之间数学模型;然后,推导转矩和磁链幅值与定子磁链矢量之间解析关系,将对转矩和定子磁链幅值的控制转化为对定子磁链矢量的控制,从而省略了权重系数的设计过程;最后,在永磁同步电机试验平台上进行算法验证,并与MPTC进行详细对比,结果表明所提出的MPFC能够有效抑制转矩脉动和定子磁链脉动,具有与MPTC最优控制时相当的动静态性能,算法运算量显著降低,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于矢量作用时间的新型预测转矩控制

为了获得期望的转矩和磁链幅值,文中推导了电压矢量作用下的两种最优矢量作用时间。借助矢量作用时间,提出一种无需权重系数整定的新型预测转矩控制(predictive torque control,PTC)算法。新型算法利用矢量作用时间衡量电压矢量对转矩和磁链的作用效果,代替了传统PTC中的转矩和磁链幅值预测环节,并将价值函数中的转矩和磁链幅值误差项分别替换为两种矢量作用时间,进而使价值函数仅包含时间这一量纲,从而避免了权重系数的整定问题。同时,依靠矢量作用时间选择最优矢量可以有效避免占空比调制环节在传统PTC算法中难以发挥作用的问题。新型算法将虚拟矢量与占空比结合,并对有限控制集进行优化,在减少了备选矢量的前提下获得更多的矢量方向和长度选择,提高了控制性能。实验结果表明该文算法具有更好的转矩和磁链控制性能。     

基于权重系数消除和有限控制集优化的双三相永磁容错电机快速预测直接转矩控制

为改善双三相永磁容错电机采用传统预测直接转矩控制(PDTC)时存在的权重系数整定困难、有限控制集元素数量多以及电压矢量滚动寻优时间长等问题,该文提出一种基于权重系数消除和有限控制集优化的快速PDTC.首先,根据无差拍直接转矩磁链控制思想,将评价函数中不同量纲的变量等效为相同量纲的电压矢量,消除了定子磁链权重系数;其次,基于永磁容错电机大电感的特点,提出仅选取零序电压为零的电压矢量或者所合成虚拟电压矢量作为有限控制集元素,不仅消除了零序权重系数,还将有限控制集中的元素从64个减少到19个,同时改善了零序电流的抑制效果;最后设计了一种可一次选出最优电压矢量的方法,避免了滚动寻优带来的计算负担.实验结果验证了所提PDTC的可行性和有效性.     

无权重系数的双矢量模型预测转矩控制

占空比模型预测转矩控制由于第2个电压矢量只选择零矢量,因此转矩和磁链仍然存在较大的脉动,同时由于价值函数中含有转矩和磁链2个不同的物理量,需要设计权重系数,但权重系数的设计比较困难。针对以上问题,提出了一种无权重系数的双矢量模型预测转矩控制,将第2个矢量从零矢量扩大到非零矢量并且无需权重系数设计。仿真和实验结果表明,所提出的方法和占空比模型预测转矩控制具有相同迅速的动态性能,并且能够较好地抑制转矩和磁链脉动,改善了系统的稳态性能。     

永磁同步电机并联法模型预测转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)权重系数设计和调节的问题,采用并联法MPTC将多目标成本函数加权求和转换为单目标成本函数电压矢量集合求交集,从而消除权重系数。建立PMSM并联法MPTC,分析磁链控制电压矢量集合和转矩控制电压矢量集合中电压矢量个数对系统控制性能的影响。进一步建立考虑开关次数控制的并联法MPTC,并采用模糊控制器动态调节开关次数,控制电压矢量集合的电压矢量个数。仿真结果表明,PMSM并联法MPTC无需权重系数设计和调节。模糊并联法MPTC可根据系统实时运行状态动态调整控制目标集合电压矢量的个数,从而优化系统控制性能。     

基于SMPTC优化策略的PMSM调速系统研究

针对现有模型预测转矩控制(MPTC)策略应用于永磁同步电机(PMSM)调速系统时存在的权重因子选取困难、系统稳态转矩与磁链脉动大的问题,提出了一种基于顺序模型预测转矩控制(SMPTC)的空间电压矢量细分优化策略.首先利用SMPTC中的分层思想实现无权重控制;其次将其与空间电压矢量细分相结合,增加算法预测步骤中可使用的有效电压矢量数目,并重新构造矢量选取方式,改善系统稳态时磁链及转矩脉动大的问题;同时对预测算法中目标函数评估过程进行简化,提高系统响应速度,降低算法复杂度.通过仿真模型证实了所提优化算法的有效性,最后在实验平台上进一步验证了该方法在实际应用中的可行性.     

永磁同步电机无权值全速域模型预测磁链控制

为消除永磁同步电机模型预测转矩控制价值函数中的权值系数,本文提出了一种全速域永磁同步电机模型预测磁链控制方法。首先,建立了定子磁链与电磁转矩数学模型,将对磁链和转矩的同时控制转化为对定子磁链矢量的控制,从而消除了权重系数。在此基础上,通过q轴磁链无差拍计算占空比,完成双矢量模型预测磁链控制。进一步地,从最大转矩电流比控制以及弱磁控制的基本理论出发,设计了全速域价值函数,实现了内埋式PMSM的全速域控制。最后,仿真和实验结果证明了所提方案在基速以下时转矩脉动较小,并且电机全速域运行时具有较高的动态响应性能。     

永磁同步电机改进占空比模型预测转矩控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统模型预测转矩控制(MPTC)存在转矩和磁链脉动较大的问题,提出了一种对占空比和电压矢量同时优化的模型预测转矩控制方法。该方法针对每一种电压矢量预先计算出使得下一时刻转矩和磁链误差最小的占空比,再通过价值函数同时选取出电压矢量和占空比的组合,并且在占空比计算过程中考虑了对转矩和磁链脉动的同时抑制。实验结果表明,所提出的控制方法能够较好地抑制转矩和磁链脉动。     

永磁同步电机级联模型预测转矩控制优化

针对永磁同步电机（PMSM）模型预测转矩控制（MPTC）权重系数设计和调节的问题,将权重系数连接的多目标成本函数并联形式转换为单目标成本函数的级联形式,从而消除权重系数。建立基于级联法的表面式PMSM MPTC,研究级联顺序及输出电压矢量个数对系统控制性能和计算量的影响。提出简化排序比较计算量的方法和采用模糊控制器动态调节输出电压矢量个数的优化策略。仿真结果表明：基于级联法的表面式PMSM MPTC可行,无需权重系数设计和调节。当第一级输出6个电压矢量时,采用简化算法的第一级排序比较次数和运行耗时分别减小71.43%和71.67%,整体运行耗时减少2.28%。与传统级联法相比,模糊动态级联MPTC可动态调节不同控制目标的重要性,减小转矩和磁链脉动,抑制动态磁链脉动,优化控制性能。     

一种改进的PMSM模型预测直接转矩控制方法

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩和磁链脉动大、开关频率不恒定的问题,对转矩脉动和开关频率不恒定原因进行分析,结合占空比和SVPWM调制思想,提出了一种新型PWM调制的永磁同步电机模型预测直接转矩控制。采用代价函数代替传统直接转矩控制的电压矢量选择表,根据转矩和磁链的综合误差确定所选有效电压矢量以及占空比,将选择的有效电压矢量和零电压矢量按空间电压矢量合成顺序产生使开关频率恒定的PWM。另外,考虑到采样和控制的延时,对转矩和磁链进行多步预测,提前一个控制周期计算并输出所需要的PWM波。仿真和实验结果表明,基于新型PWM调制的PMSM模型预测直接转矩控制方法能够使逆变器开关频率恒定,降低相电流的谐波含量,进而有效抑制转矩和磁链脉动,提高了DTC的转矩控制精度。     

基于占空比调制的异步电机模型预测转矩控制技术

针对模型预测转矩控制中所使用的电压矢量幅值与相角固定导致异步电机稳态性能较差的问题,提出了一种占空比调制策略。该策略首先将6个非零开关电压矢量扩充为12个非零电压矢量,其次根据转矩的无差拍跟踪计算电压矢量的作用时间与对应的等效电压矢量,对满足转矩变化趋势的等效电压矢量进行定子磁链的预测,最终选取定子磁链幅值误差最小的作为最优电压矢量。仿真结果表明,所提策略能有效减少转矩、磁链脉动及定子电流THD。     

五相永磁同步电机串级模型预测电流控制

在五相永磁同步电机（PMSM）模型预测控制中,通过繁琐的计算法获取权重系数难以保证系统控制性能最优。针对该问题,本文采用级联模型预测控制的思想,提出五相PMSM串级模型预测电流控制。首先,分析所提方法选择最优电压矢量的机理。然后,结合五相PMSM的特点,设定被控变量的控制优先级,提出两种无权重系数的成本函数设计方案：基波电流优化方案采用幅值高的电压矢量,提高直流母线电压利用率和动态响应能力;谐波电流优化方案减小定子电流谐波,以降低系统噪声和振动。实验结果表明,所提方法能够保证施加电压矢量的最优性,使五相PMSM在不同工况下获得转矩脉动小、动态响应快、谐波电流小的良好性能。